高考物理 100考點(diǎn)千題精練 專題9.12 組合場(chǎng)問(wèn)題

1、專題9.12 組合場(chǎng)問(wèn)題一選擇題1(2018·東北三校聯(lián)考)如圖所示，某種帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為u1的電場(chǎng)加速后，射入水平放置、電勢(shì)差為u2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的m、n兩點(diǎn)間的距離d隨著u1和u2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng))()ad隨u1變化，d與u2無(wú)關(guān)bd與u1無(wú)關(guān)，d隨u2變化cd隨u1變化，d隨u2變化dd與u1無(wú)關(guān)，d與u2無(wú)關(guān)【參考答案】a2（2018廣州一模）如圖，正方形abcd中abd區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bc

2、d區(qū)域內(nèi)有方向平行bc的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出）。一帶電粒子從d點(diǎn)沿da方向射入磁場(chǎng)，隨后經(jīng)過(guò)bd的中點(diǎn)e進(jìn)入電場(chǎng)，接著從b點(diǎn)射出電場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力。則a粒子帶負(fù)電b電場(chǎng)的方向是由b指向cc粒子在b點(diǎn)和d點(diǎn)的動(dòng)能相等d粒子在磁場(chǎng)、電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為p2【參考答案】abd3（2018廣東韶關(guān)質(zhì)檢）如圖 4 所示，一個(gè)靜止的質(zhì)量為 m、帶電荷量為 q 的粒子（不計(jì)重力），經(jīng)電壓 u 加速 后垂直進(jìn)人磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)半個(gè)圓周后打在 p 點(diǎn)，設(shè) op=x，能夠正確反應(yīng) x 與 u 之間的函數(shù)關(guān)系的是【參考答案】b4如圖所示，在x軸的上方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度

3、為e，在x軸的下方等腰三角形cdy區(qū)域內(nèi)有垂直于xoy平面由內(nèi)向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，其中c，d在x軸上，它們到原點(diǎn)o的距離均為a， ?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m，帶電量為q的帶正電粒子，從y軸上的p點(diǎn)由靜止釋放，設(shè)p點(diǎn)到o點(diǎn)的距離為h，不計(jì)重力作用與空氣阻力的影響。，下列說(shuō)法正確的是（ ）a. 若 ，則粒子垂直cy射出磁場(chǎng)b. 若，則粒子平行于x軸射出磁場(chǎng)c. 若 ，則粒子垂直cy射出磁場(chǎng)d. 若，則粒子平行于x軸射出磁場(chǎng)【參考答案】ad點(diǎn)睛：帶電粒子先經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速，再進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理求出加速獲得的速度，由牛頓第二定律求出在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑，可結(jié)合幾何知識(shí)判斷粒子射出磁

4、場(chǎng)的方向二計(jì)算題1. (16分) （2018江蘇揚(yáng)州期末）在如圖所示的坐標(biāo)系內(nèi)，pq是垂直于x軸的分界線，pq左側(cè)的等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)分布著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直紙面向里，ac邊有一擋板可吸收電子，ac長(zhǎng)為d.pq右側(cè)為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，兩極板長(zhǎng)度為d，間距為d.電場(chǎng)右側(cè)的x軸上有足夠長(zhǎng)的熒光屏現(xiàn)有速率不同的電子在紙面內(nèi)從坐標(biāo)原點(diǎn)o沿y軸正方向射入磁場(chǎng)，電子能打在熒光屏上的最遠(yuǎn)處為m點(diǎn)，m到下極板右端的距離為d，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，不考慮電子間的相互作用以及偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)邊緣效應(yīng)，求：(1) 電子通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t；(2) 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓u；(3) 電子至少以多大速率從o點(diǎn)射出時(shí)才能打

5、到熒光屏上【名師解析】 (1) 電子在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)周期為t(2分)通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間為t1t. (2分)(2) 由幾何知識(shí)得rd，又r解得v(2分)代入數(shù)據(jù)解得u.(2分)(3) 電子恰好打在下極板右邊緣磁場(chǎng)中r電場(chǎng)中水平方向dvt豎直方向rt2由上述三式代入數(shù)據(jù)解得v.(4分)2.（2017北京海淀二模）（16分）如圖所示，真空玻璃管內(nèi)，加熱的陰極k發(fā)出的電子（初速度可忽略不計(jì)）經(jīng)陽(yáng)極a與陰極k之間的電壓u1形成的加速電場(chǎng)加速后，從陽(yáng)極a的小孔射出，由水平放置的平行正對(duì)偏轉(zhuǎn)極板m、n的左端中點(diǎn)以平行于極板的方向射入兩極板之間的區(qū)域。若m、n兩極板間無(wú)電壓，電子將沿水平直線打在熒光屏上的o點(diǎn)；

6、若在m、n兩極板間加電壓u2，形成平行紙面的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則電子將打在熒光屏上的p點(diǎn)；若在m、n極板間加電壓u2的同時(shí)，再加方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則電子將能重新打在熒光屏上的o點(diǎn)。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，m、n兩極板長(zhǎng)均為l1、兩極板間距離為d，極板右端到熒光屏的距離為l2。（1）忽略電子所受重力及它們之間的相互作用力，求： 電子從陽(yáng)極a小孔射出時(shí)速度v0的大小；電子重新打在熒光屏上o點(diǎn)時(shí)，所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小。（2）在解決一些實(shí)際問(wèn)題時(shí)，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，常忽略一些影響相對(duì)較小的量，這對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果并沒(méi)有太大的影響，因此這種處理是合理的。如在計(jì)算電子打在熒光屏上的位置時(shí)，對(duì)于電

7、子離開(kāi)m、n板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后運(yùn)動(dòng)到熒光屏的過(guò)程，可以忽略電子所受的重力。請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說(shuō)明為什么這樣處理是合理的。已知u2=2.0×102v，d=4.0×10-2m，m=9.1×10-31kg，e=1.6×10-19c，l1=5.0×10-2m，l2=0.10m，重力加速度g=10m/s2。 加磁場(chǎng)后，電子沿水平方向以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受合力為零（2分）即eu2/d=ev0b（2分）解得 b=（2分）若考慮到重力的作用，則電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)到熒光屏的過(guò)程中，沿垂直偏轉(zhuǎn)極板方向的位移 y2=vyt2+gt22=+g（1分）由于重力影響，電子

8、離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)到熒光屏的過(guò)程中，沿垂直偏轉(zhuǎn)極板方向位移增加量為 y=y2-y1=g由于重力的影響，電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)到熒光屏的過(guò)程中，沿垂直偏轉(zhuǎn)極板方向位移的增加量與忽略電子所受重力時(shí)的位移的比值10-14（1分）即重力對(duì)電子打在熒光屏上的位置影響非常小，所以計(jì)算電子偏轉(zhuǎn)量時(shí)可以忽略電子所受的重力。3（2017年5月廣西五市模擬）如圖所示，虛線mn為勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的分界線，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為e方向豎直向下且與邊界mn成=45°角，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直紙面向外，在電場(chǎng)中有一點(diǎn)p，p點(diǎn)到邊界mn的豎直距離為d?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從p處由靜止釋放（不計(jì)粒子

9、所受重力，電場(chǎng)和磁場(chǎng)范圍足夠大）。求：（1）粒子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大??；（2）粒子第一次出磁場(chǎng)處到第二次進(jìn)磁場(chǎng)處的距離；（3）若粒子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)后的某時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)?，但方向不變，此后粒子恰好被束縛在該磁場(chǎng)中，則的最小值為多少？【參考答案】（1）v=。（2）xca=4d。（3）b=2(2-)b.由幾何知識(shí)可得x=y，解得：t=兩點(diǎn)間的距離為：xca=vt，代入數(shù)據(jù)可得：xca=4d。設(shè)此后粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為r，則有幾何關(guān)系可知r=r。又因?yàn)閞=，所以b=，代入數(shù)據(jù)可得：b=2(2-)b.4.如圖所示，等邊三角形aqc的邊長(zhǎng)為2l， p、d分別為aq、ac的中點(diǎn)水平線q

10、c以下是向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，區(qū)域（梯形pqcd）內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0；區(qū)域（三角形apd）內(nèi)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，區(qū)域iii（虛線pd之上、三角形apd以外）的磁場(chǎng)與區(qū)域內(nèi)大小相等、方向相反帶正電的粒子從q點(diǎn)正下方、距離q點(diǎn)為l的o點(diǎn)以某一速度射入電場(chǎng)，在電場(chǎng)作用下以速度v0垂直qc到達(dá)該邊中點(diǎn)n，經(jīng)區(qū)域再?gòu)膒點(diǎn)垂直aq射入?yún)^(qū)域（粒子重力忽略不計(jì)）（1）求該粒子的比荷q/m；（2）求該粒子從o點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)的時(shí)間t1和勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度e；（3）若區(qū)域和區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3b0，則粒子經(jīng)過(guò)一系列運(yùn)動(dòng)后會(huì)返回至o點(diǎn)，求粒子從n點(diǎn)出發(fā)再回到n點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間

11、t【名師解析】(1)由題意可知，粒子在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為：r1=l由牛頓第二定律和洛倫茲力表達(dá)式得到：qv0b0=m解得：q/m= (3)帶電粒子在區(qū)域和區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同理由牛頓第二定律和洛倫茲力表達(dá)式可得： qv0·3b0=m解得：r2=l/3粒子從n點(diǎn)出發(fā)再回到n點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示在區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)一段圓弧所對(duì)的圓心角1=/3，在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：t2=2×=在區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)一段圓弧所對(duì)的圓心角2=/3，在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：t2=在區(qū)域中勻速圓周運(yùn)動(dòng)一段圓弧所對(duì)的圓心角3=，在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t3=2×= 粒子從n點(diǎn)出發(fā)再回到n點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間t=t3+ t2+t3=+=6edbc3191f2351dd8